《现代通信技术》课件-9 换乘交通工具-调制

课前回顾HDB3码的编码规则是什么？蓝墨云班课课后练习题：

已知消息代码为101000000001100011，请确定相应的AMI码和HDB3码，并分别画出它们的波形（设该序列前面一个V码为V-，其后到第一位1码间有偶数个传号）。换乘交通工具——调制模拟调制与解调教学目标

掌握模拟调制解调的基本原理。掌握二进制数字调制技术的调制、解调方法理解二进制数字调制技术的带宽。了解现代数字调制技术。教学重难点

重点：数字调制技术的调制、解调方法难点：二进制数字调制技术的带宽4.1模拟调制与解调基带信号不能在大多数信道中直接传输，因为大多数信道具有带通特性。因此，基带信号在通信系统的发送端需要进行调制，再送入信道传输，在接收端则进行相反的变换，即解调。图4-2模拟调制系统模型4.1模拟调制与解调一、什么是调制？

把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程（即把基带信号携带的信息转载到高频信号上的处理过程）。

基带信号：如话音信号，300～3400赫兹。

高频信号：如电磁波，300K赫兹以上。二、为什么要调制？

1、适合信道的需要，变换频率便于辐射。

2、进行频率分配，实现多路复用，提高信道利用率。

3、改善信噪比，提高系统抗噪声性能。三、怎样调制？基带信号（调制信号）m(t);

高频载波信号为c(t)=Acos(

ct+

)；m(t)c(t)让它的三个基本参量分别按基带信号变化：

1、AA(t)=A0+kAm(t)；称为调幅-----线性调制。

2、

c(t)=0+kFm(t)；称为调频-----角度调制。

3、

(t)=0+kPm(t)；称为调相-----角度调制。得到三种基本调制方式。调制的分类调制信号：m(t)载波信号：c(t)已调信号：sm(t)1、根据m(t)的不同分：模拟调制和数字调制；2、根据c(t)不同分：连续载波调制和脉冲载波调制；3、根据c(t)被调制的参数不同：幅度调制、频率调制和相位调制。4、按频谱特性分：线性和非线性调制。m(t)sm(t)c(t)调制器H(ω)幅度调制（线性调制）原理

已调信号sm(t)的频谱和输入基带信号m(t)的频谱之间满足线性搬移的关系。幅度调制属于线性调制，频率调制和相位调制属于非线性调制。幅度调制又分为四种具体的调制方法：

1、调幅（AM）

2、双边带调制（DSB）

3、单边带调制（SSB）

4、残留边带调制（VSB）一、调幅（常规双边带调制）：

AM-AmplitudeModulation1、调制方法：(1)抬高基带信号m(t)的电平，使m(t)+A0恒为正，即要求A0

|m(t)|max（即叠加一个直流偏量A0

）(2)产生高频等幅载波c(t)=cos

ct//cos(

ct+

)(3)相乘：SAM(t)=[A0+m(t)]cos

ct

要求A0

<

|m(t)|max的过调制情况，应避免。思考题：如果发生过调制，会造成什么问题？AM调制信号的时域表达和波形：

SAM(t)=[A0+m(t)]cos

ctm(t)c(t)A0-A0SAM(t)若基带信号最高频率

H=2fH，则AM调制信号带宽为：BAM=2fHSAM(t)=A0cos

ct+m(t)cos

ct

，作傅立叶变换：3、AM调制信号的频谱和带宽：

M(ω)1

-ωH0ωHωSAM(ω)USBLSBLSBπA0USB

½-ωC0ωCω2ωH

上下下上解调原理：

（包络检波法—非相干解调）半波整流器低通滤波隔直

(1）半波整流器（二极管单向导通性）（2）低通滤波（除去高频成分）（3）隔断直流（恢复基带波形）过调制的解调产生失真：

A0正常调制的解调波形：A0分析和讨论：

常规调幅方式效率很低，原因在于直流成分A0在已调信号中成为“空载波”，浪费的能量超过了有用信号。如果没有直流成分A0，效率将会达到百分之百。

然而没有直流成分A0，解调后信号会发生严重的失真。只要有办法解决解调后信号的失真问题，就能大大提高调制效率。这就引出了相干解调与双边带调制。2、DSB调制信号时域表达与波形：

SDSB(t)=m(t)cos

ct载波反相点双边带调制（抑制载波双边带调制）

1、调制方法：不加直流电压，直接调制。

DSB调制信号的频谱和带宽M(

)

-ωH0ωHωSDSB(ω)USBLSBLSBUSB

-ωCωCω双边带调制信号带宽仍然为BDSB=2fH除了没有冲击谱线之外，与AM完全相同。上下下上功率和效率DSB信号的平均功率DSB信号的调制效率包络检波导致过调失真，应当改用相干解调:（1）提取同步信息，在接收端产生本地载波，要求与发端同频同相：c´(t)=cos

ct;（2）本地载波乘以接收的DSB调制波：

sp(t)=sDSB(t)·c´(t)=m(t)cos2

ct=m(t)(1+cos2

ct)/2;（3）低通滤波，除去cos(2

ct）的高频项,

得到解调输出信号sd(t)=m(t)/2。DSB信号解调方法：sp(t)sDSB(t)sd(t)单边带调幅：SingleSideBand(SSB)滤波法及单边带信号的频域表示：双边带调制比常规调幅节省了能量，提高了效率。然而带宽仍然是2fH，占用了较多的信道资源。我们看到双边带的两边带实际是完全相同的，传输一个边带就可以得到完整的信息。由此产生了单边带调制。F(ω)ωωmωm0SSSB(ω)ωωcωc0SSSB(ω)ωωcωc0SDSB(ω)ω-ωcωc02ωmUSBUSBLSBLSB---(a)基带信号(b)DSB信号(c)SSB信号(USB)(d)SSB信号(LSB)单边带信号的产生：（1）滤波法产生SSB信号让双边带信号通过一个边带滤波器，保留所需要的一个边带，滤除不要的边带。-f0HL(f)特性上边带(b)上边带滤波器特性和信号频谱f00f单边带信号的频谱上边带S

(f)上边带下边带HH(f)特性HH(f)特性(a)滤波前信号频谱(c)下边带滤波器特性和信号频谱S(f)S(f)-f00f-f0f0f下边带f0上边带

滤波器实现的技术难点：

（1）滤波特性很难做到具有陡峭的截止特性。（2）可以采用多级（一般采用两级）DSB调制及边带滤波的方法。

（1）SSB信号仅含一个边带（上边带或下边带），它所占用的频带宽度为BSSB=fH，只有AM、DSB的一半。（2）由于仅发送一个边带，因此SSB信号的功率为DSB信号的一半即：（3）因SSB信号不含载波成分，其调制效率也为100%。SSB信号的带宽、功率和调制效率残留边带调幅：VestigialSideBand（VSB）单边带调制需要理想的低通（或高通）滤波器，使截取的上、下两边带都十分完整，这在实际中是难以实现的。如果上、下两边带虽然都不是那么完整，但可以互补，合起来仍然能够得到完整的信息。从双边带出发，巧妙地设计滤波器，使上、下两块不那么完整的边带互补，这样的调制方法称为残留边带调制。

残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种折中方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB信号实现中的困难。在这种调制方式中，不像SSB那样完全抑制DSB信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残留—小部分，如下图所示：34(a)残留部分上边带的滤波器特性重要概念：HVSB(ω)在±ωc处必须具有互补对称（奇对称）特性，这样，采用相干解调法解调残留边带信号就能够准确地恢复所需的基带信号。（b）残留部分下边带的滤波器特性

各种线性调制方法的比较：USB信号LSB信